【摘? ? 要】：為了提高邊坡的穩(wěn)定性，提出采用微型抗滑樁對(duì)高邊坡進(jìn)行加固處理。按照極限平衡理論，計(jì)算出微型抗滑樁應(yīng)力與邊坡滑出點(diǎn)所在滑動(dòng)面的整體向下荷載力的關(guān)系，以此為基礎(chǔ)確定施工標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)樁孔開挖、鋼筋籠制作以及樁芯混凝土澆灌3個(gè)階段對(duì)施工關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，明確具體的開挖深度、間隔及澆筑方式。測(cè)試結(jié)果表明，設(shè)計(jì)方法可以確保邊坡在不同工況下保持較高的穩(wěn)定性。

【關(guān)鍵詞】：高邊坡；加固；微型抗滑樁

【中圖分類號(hào)】：TU43【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】：C【文章編號(hào)】：1008-3197（2023）01-50-03

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2023.01.014

Application of Micro Anti-slide Pile in High Slope Reinforcement Construction

WU Peipei

（China Construction Second Engineering Bureau Co. Ltd.， Shanghai 200000， China）

【Abstract】：In order to improve the stability of the slope， the paper propose the application of micro anti-slide piles in the reinforcement construction of high slope. According to the limit equilibrium theory， the relationship between the stress of the miniature anti-sliding pile and the overall downward load force of the sliding surface where the slope slide-out point is located is calculated， and the construction standard is determined on this basis. The construction method is studied in three stages of pile hole excavation， steel production and the pile core concrete pouring， the specific excavation depth， interval and pouring method are clarified. The test results show that the design method can ensure that the slope maintains high stability under different working conditions.

【Key words】：high slope； reinforcement；micro anti-slide piles

邊坡作為建筑施工中較為常見的一種結(jié)構(gòu)，是影響施工安全的重要因素之一[1]；特別是對(duì)于山地建筑，邊坡加固治理及邊坡失穩(wěn)預(yù)防已成為避免滑坡災(zāi)害的重要環(huán)節(jié)[2]。一般情況下，邊坡失穩(wěn)主要原因：一是進(jìn)行了規(guī)模較大的削坡挖方施工，開挖的土體結(jié)構(gòu)較多，形成了高且陡的邊坡結(jié)構(gòu)[3]；二是在豎向設(shè)計(jì)上，坡頂出現(xiàn)了新的填方或新增了基礎(chǔ)較淺的結(jié)構(gòu)，在這種較高的額外荷載作用下，邊坡失穩(wěn) [4]；三是由于建筑施工與原坡體地下水的排泄路徑出現(xiàn)了交匯和阻斷，使得邊坡對(duì)應(yīng)環(huán)境內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)成出現(xiàn)變化，地下水含量增加，降低了邊坡的穩(wěn)定性[5]。

邊坡的穩(wěn)定性不僅對(duì)建筑施工具有重要的作用，對(duì)于周圍環(huán)境的保護(hù)也發(fā)揮著積極的影響。微型抗滑樁是一種成本相對(duì)較低、施工相對(duì)簡(jiǎn)單的加固方法，利用微型抗滑樁對(duì)邊坡進(jìn)行加固處理，將大大提高其安全性[6]。

為此，本文提出采用微型抗滑樁加固高邊坡并通過(guò)工程實(shí)例驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方法的有效性，以期為相關(guān)加固工程的開展提供參考。

1 邊坡土體加固需求分析

要確保加固工程能夠切實(shí)保障高邊坡的穩(wěn)定性，首先要對(duì)邊坡土體的加固需求進(jìn)行客觀分析[7]，以邊坡滑出點(diǎn)為分析目標(biāo)，構(gòu)建高邊坡結(jié)構(gòu)模型，將目標(biāo)邊坡滑出控制點(diǎn)作為模型的坐標(biāo)原點(diǎn)，建立涵蓋整個(gè)加固邊坡結(jié)構(gòu)的直角坐標(biāo)系[8]。

假設(shè)邊坡滑出點(diǎn)所在滑動(dòng)面的圓心坐標(biāo)為p（x，y），此時(shí)利用微型抗滑樁對(duì)其進(jìn)行加固處理的嵌入位置坐標(biāo)為qi（xi， yi），微型抗滑樁與邊坡滑出點(diǎn)所在滑動(dòng)面交點(diǎn)位置為a（xj，yj）。當(dāng)邊坡的垂直高度為h時(shí)，邊坡滑出點(diǎn)所在滑動(dòng)面的整體向下荷載力的大小可以表示為

[F=（ρπr3g+Fw）cosα]? ?（1）

式中：[F]為邊坡滑出點(diǎn)所在滑動(dòng)面的整體向下荷載力；[ρ]為邊坡土體的密度；[r]為邊坡滑出點(diǎn)所在滑動(dòng)面的半徑；[g]為重力作用系數(shù)；[α]為邊坡滑出方向與水平方向的夾角；[Fw]為外在荷載作用大小，當(dāng)坡頂不存在外力荷載作用時(shí)[Fw]=0，當(dāng)坡頂已經(jīng)有建筑結(jié)構(gòu)存在時(shí)，[Fw]為建筑結(jié)構(gòu)的重力值，此時(shí)[F]表示為

[F=ρπr3g+mg]? （2）

式中：m為坡頂建筑結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

將微型抗滑樁結(jié)構(gòu)與滑移面內(nèi)部土體看作一個(gè)整體，微型抗滑樁的各個(gè)自由段在滑移面內(nèi)部的主要受力也就是邊坡滑出點(diǎn)所在滑動(dòng)面產(chǎn)生的向下荷載力。以穩(wěn)定性為目標(biāo)，對(duì)微型抗滑樁的施工要求進(jìn)行計(jì)算，按照極限平衡理論，微型抗滑樁在邊坡土體滑移狀態(tài)下保持穩(wěn)定的基礎(chǔ)為

[（x-xi）2+（y-yi）2df=F（xj-xi）2+（yj-yi）2d]

（3）

式中：d為邊坡土體滑移的距離；f為微型抗滑樁的最小應(yīng)力能力。

計(jì)算得到邊坡土體加固需求，結(jié)合實(shí)際施工的要求，對(duì)微型抗滑樁的安裝位置、安裝數(shù)量以及安裝角度進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2 高邊坡加固施工

2.1 樁孔開挖

為降低支護(hù)施工對(duì)邊坡穩(wěn)定性的二次破壞，主要采用人工方式對(duì)孔樁進(jìn)行開挖。

樁孔開挖之前，要確?？卓诓课坏耐馏w相對(duì)平整，避免由于表面凹凸不平影響后續(xù)加固結(jié)構(gòu)的作用效果。同時(shí)要對(duì)地表的截水、排水構(gòu)造進(jìn)行分析，確保坡體內(nèi)部的水體流通路徑不會(huì)受到破壞；可以輔以適當(dāng)?shù)姆罎B措施，特別是雨季施工時(shí)，孔口的位置要避免直接暴露在空氣中，可以在其表面設(shè)置圍堰結(jié)構(gòu)，高度在2.5～3.5 cm為宜。

當(dāng)土體結(jié)構(gòu)相對(duì)緊實(shí)時(shí)，樁孔間隔1～2個(gè)孔即可；當(dāng)土體結(jié)構(gòu)相對(duì)松散時(shí)，樁孔每次間隔2～5個(gè)孔為宜。需要注意的是，在進(jìn)行開挖施工時(shí)，要按照由淺到深、由兩側(cè)到中間的順序；每一階段開挖中，要及時(shí)對(duì)地質(zhì)情況的變化進(jìn)行查驗(yàn)，一旦出現(xiàn)異常要及時(shí)調(diào)整施工方式以及施工方案；結(jié)合巖土體性質(zhì)及坡體整體的高度進(jìn)行樁孔開挖深度設(shè)計(jì)，確保最大開挖深度不會(huì)對(duì)坡體的自穩(wěn)性產(chǎn)生影響。部分緊湊碎石塊和可塑硬塑狀黏性土?xí)岣呶⑿涂够瑯兜姆€(wěn)定性，該類邊坡樁孔的深度以0.5～0.7 m為宜；部分垮塌松散碎石和軟弱狀黏性土?xí)档臀⑿涂够瑯兜姆€(wěn)定性，該類邊坡樁孔的深度以1.0～1.3 m為宜。當(dāng)開挖巖體已經(jīng)出現(xiàn)明顯垮塌情況時(shí)，開挖前需要先對(duì)垮塌部位進(jìn)行灌漿處理。開挖帶來(lái)的廢渣棄渣要及時(shí)運(yùn)輸?shù)狡麦w結(jié)構(gòu)以外位置，最大限度減小坡體所受荷載。

2.2 鋼筋籠安裝

高邊坡加固的主要作用是最大限度減少坡體的滑移，因此需要在邊坡表面安裝鋼筋籠實(shí)現(xiàn)固定。按照打設(shè)樁孔的大小以及深度對(duì)鋼筋籠直徑以及長(zhǎng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了提高微型抗滑樁，鋼筋籠直徑大于樁孔直徑5.00～1.00 mm，鋼筋籠長(zhǎng)度大于樁孔深度5.00～10.00 cm。為了避免對(duì)樁孔的內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成破壞，預(yù)制鋼筋籠后吊放安裝。鋼筋籠豎筋冷擠壓處理，當(dāng)使用的鋼筋材料硬度較大時(shí)，也可以采用雙面搭接焊、對(duì)焊等方式連接。

2.3 樁芯灌注

混凝土主要灌注材料。灌漿前，要對(duì)樁孔內(nèi)部的情況進(jìn)行檢查。當(dāng)其底部存在積水且深度超過(guò)10.00 cm時(shí)，需要進(jìn)行排水處理，確保滿足要求后再進(jìn)行灌注。將混凝土通過(guò)導(dǎo)管注入樁孔中，導(dǎo)管下口與混凝土面的距離保持在0.7～1.0 m，灌注過(guò)程中輔以振搗，確保抗滑樁內(nèi)不存在氣泡和空洞，振搗頻率為0.5 ～0.7 m/次。對(duì)露出地表部分的樁身混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期不少于7 d，日曬強(qiáng)烈時(shí)，可以覆蓋草簾或麻袋等降低蒸發(fā)速度。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 工程概況

某住宅小區(qū)施工前需對(duì)附近的山坡結(jié)構(gòu)進(jìn)行開挖處理。對(duì)坡頂平面作用荷載情況進(jìn)行分析，天然重度為12.40 kN/m3，預(yù)計(jì)最大荷載可以達(dá)到26.000 0 kPa，最小值也要達(dá)到10.526 0 kPa，均布荷載為13.432 6 kPa。為了確保邊坡穩(wěn)定，需要對(duì)其實(shí)施加固。待加固邊坡垂直高度達(dá)到了11.50 m，屬于典型的高邊坡；不僅如此，通過(guò)觀察其開挖角度發(fā)現(xiàn)，邊坡線與地面的夾角度數(shù)達(dá)到了75.46°，屬于危坡。

采用預(yù)應(yīng)力框架梁作為邊坡表面的加固結(jié)構(gòu)，將微型抗滑樁作為邊坡加固的支護(hù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。邊坡的土質(zhì)構(gòu)成相對(duì)松散，黏聚力僅為11.56 kPa，密度較低，穩(wěn)定性較差，極限摩擦力約為42.30 kPa；因此在沿邊坡向上的高度上共設(shè)置了 5 根微型抗滑樁。各層微型抗滑樁的排布以高度為基準(zhǔn)，按照等間距的方式進(jìn)行布置，微型抗滑樁的水平間距為 2.50 m。按照微型抗滑樁與水平面夾角≯15°且≮10°的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)置。見圖1和表1。

3.2 測(cè)試結(jié)果分析

統(tǒng)計(jì)不同工況下邊坡的穩(wěn)定性，以安全系數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

[γ=5-i=15fiFi]? （4）

式中：[γ]為邊坡的安全系數(shù)；[fi]、[Fi]分別為實(shí)際微型抗滑樁應(yīng)力以及表1中設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)微型抗滑樁的應(yīng)力。

由于坡頂平面作用荷載以及天然重度的影響，其最大值不會(huì)超過(guò)4.50。見表2。

由表2可以看出，邊坡在不同滑移工況下均表現(xiàn)出了較高的穩(wěn)定性。結(jié)合式（4）以及對(duì)邊坡基礎(chǔ)信息的調(diào)查結(jié)果可以計(jì)算得出，在無(wú)異常工況下，邊坡的安全系數(shù)基本在4.0左右，而在表2工況下，加固微型抗滑樁的安全系數(shù)均在3.40以上，表明此時(shí)邊坡具有較高穩(wěn)定性，能夠確保其安全性。

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出高邊坡加固施工中微型抗滑樁的應(yīng)用研究，在分析了邊坡加固應(yīng)力需求的基礎(chǔ)上，對(duì)微型抗滑樁的按照方法進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)，提高了邊坡的穩(wěn)定性，為施工安全提供了重要保障。

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收稿日期：2022-03-16

作者簡(jiǎn)介：吳培培（1992 - ）， 女， 湖北隨州人， 從事建筑工程施工技術(shù)管理工作。